テルトロンチューブ

テルトロン管（現在は3Bサイエンティフィック社が所有するテルトロン社にちなんで名付けられた）は、電子の特性を示すために使用されるブラウン管の一種である。テルトロン社が製造した管には、ダイオード、三極管、マルタ十字管、蛍光スクリーンを備えた単純な偏向管、電子の電荷質量比を測定できるものなど、いくつかの異なるタイプがあった。^[1]最後の2つには、偏向板を備えた電子銃が含まれていた。管内のさまざまな電極に電圧を印加するか、近くに磁石を置くことで、ビームを曲げることができる。電子ビームは、細い青みがかった線として見える。これは、管内に低圧のヘリウム（He）または水素（H ₂）ガスを充填することで実現される。ビーム内の電子のいくつかはヘリウム原子と衝突し、ヘリウム原子が蛍光を発して光を発する。

これらは通常、電子ビームが電場やローレンツ力などの磁場によってどのように影響を受けるかを示すため、電磁気効果を教えるのに使用されます。

均一な電場内の荷電粒子は放物線軌道を描きます。これは、粒子に作用するローレンツ力の電場項が粒子の電荷と電場の大きさ（電場の方向に向いている）の積であるためです。一方、均一な磁場内では、荷電粒子はローレンツ力の磁場項の外積により円形の軌道を描きます。（つまり、磁場からの力は粒子の運動方向に対して垂直な方向に粒子に作用します。詳細については 、ローレンツ力を参照してください。）

「テルトロン」装置は、テルトロン型電子偏向管、テルトロンスタンド、EHT電源 ( 0 - 5000 V DC、可変) で構成されています。

真空にされたガラス球には水素ガス (H _{2 ) が充填されており、約}1 Paの低圧の水素雰囲気が管内に形成されます。この圧力は、衝突による電子の減速 (運動エネルギーの変化) が最小限に抑えられる程度で、衝突回数は少ないものの、可視光を放射するには十分です。球内には電子銃があります。これは、加熱スパイラル、陰極、陽極穴で構成されています。陰極( - )から電子が放出され、電界によって正に帯電した陽極 ( + ) に向かって加速されます。陽極の穴を通って、電子はビーム形成システムとウェーネルト シリンダーバンドルから出ていきます。

ヒーターが通電されると、加熱コイルから熱電子放出により電子が放出されます。陽極と陰極の間の電界では、電界が電子に作用して電子が高速に加速し、電子は陽極の小さな開口部から電子ビームとして放出されます。コイル電流がオンになっている場合にのみ、ビームに力が作用して方向が変わります。それ以外の場合は、速度が維持されます。ただし、コイル電流がオンになっている場合は、ローレンツ力によって電子が円軌道を描きます。

コイル電流が高ければ高いほど、磁場は強くなり、電子の円軌道の半径は小さくなります。磁場の強さとローレンツ力は互いに比例しており、ローレンツ力が増加すると、電子はより強く偏向するため、軌道は小さくなります。ローレンツ力は常に瞬間的な運動方向に対して垂直であり、求心的な円運動を可能にします。速度の大きさ、したがって運動エネルギーは変化しません。 ${\displaystyle F_{L}}$${\displaystyle F_{Z}}$

${\displaystyle {\begin{aligned}F_{L}&=F_{Z}\\evB&=m{\frac {v^{2}}{r}}\end{aligned}}}$

ここから特定の電子電荷の量が得られる。

${\displaystyle {\frac {e}{m}}={\frac {v}{Br}}}$

速度の決定はエネルギー保存則を用いて行われる。

${\displaystyle eU={\frac {1}{2}}mv^{2}}$

最後に、

${\displaystyle {\frac {e}{m}}={\frac {2U}{r^{2}B^{2}}}}$

特定の電子電荷の値は

${\displaystyle {\frac {-e}{m}}\approx -1.7588202\times 10^{11}\,\mathrm {\frac {C}{kg}} }$

電子の電荷はミリカンの実験から得られるので、磁場内の電子の研究は、次の式に従って その質量を決定することです。

${\displaystyle \ m={\frac {er^{2}B^{2}}{2U}}\approx 9.1094\times 10^{-31}\,\mathrm {kg} }$

荷電粒子の重量測定に関する同様の概念は、質量分析計にも見られます。

• https://web.archive.org/web/20160305120024/http://lpc1.clpccd.cc.ca.us:80/lpc/physics/pdf/phys2/eoverm.pdf
• https://web.archive.org/web/20060526081856/http://www.fbise.edu.pk/curr/hsscsyll/Physics.doc
• 実用物理学 - 電子管の種類
• Fadenstrahlrohr (LEIFI-Physik)